多无人机自主协同决策快速集成系统的制作方法_2

文档序号:9921645阅读:来源:国知局
通技术人员在不付出创造 性劳动的前提下,所获的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本发明的保护范围内。 本发明实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。
[0037] 需要说明的是,在下面的描述中,为了方便理解,给出了许多具体细节。但是很明 显,本发明的实现可以没有这些具体细节。
[0038] 需要说明的是,在没有明确限定或不冲突的情况下,本发明中的各个实施例及其 中的技术特征可以相互组合而形成技术方案。
[0039] 本发明实施例采用层次化设计思想并采用标准的模块化设计。
[0040] 本发明实施例提供一种多无人机自主协同决策快速集成系统100,如图1所示,所 述系统100至少包括:地面监控中心110、通信系统120和板载飞行任务管理系统130,其中, 通信系统120被配置为实现地面监控中心110与板载飞行任务管理系统130之间的无线通 信。地面监控中心110包括:人机交互接口 112和自主协同决策模块114。其中,人机交互接口 112被配置为接收用户指令和知识数据,并将用户指令和知识数据发送至自主协同决策模 块114;其中,用户指令包括本机指令和友机指令,知识数据包括现场态势数据及目标融合 数据。自主协同决策模块114包括:威胁评估模块1142、任务规划模块1146和自主决策模块 1148;其中,任务规划模块1146包括:编队任务分配模块11462、自主任务规划模块11464和 多机协商模块11468。其中,威胁评估模块1142被配置为根据目标融合数据,生成态势和威 胁数据、任务和航路数据、威胁评估数据,并将态势和威胁数据、任务和航路数据发送至任 务规划模块1146,以及将威胁评估数据发送至自主决策模块1148。多机协商模块11468被配 置为根据友机指令、现场态势数据以及任务和航路数据,生成多机协商数据,并将多机协商 数据发送至编队任务分配模块11462和自主任务规划模块11464。编队任务分配模块11462 被配置为根据本机指令、态势和威胁数据、多机协商数据、现场态势数据及自主任务规划数 据,生成编队任务分配数据。自主任务规划模块11464被配置为根据态势和威胁数据、现场 态势数据、多机协商数据、编队任务分配数据及自主决策数据,生成自主任务规划数据。自 主决策模块1148被配置为根据自主任务规划数据、现场态势数据及威胁评估数据,生成自 主决策数据,并将自主决策数据经由通信系统120发送至板载飞行任务管理系统130,以及 将自主决策数据反馈至自主任务规划模块11464。板载飞行任务管理系统130包括指令解析 与执行模块131、指令打包模块136、数据类型转换模块132、航点存储与管理模块133、自主 航迹规划模块134、无人机SDK控制模块135。其中,指令解析与执行模块131被配置为对由地 面监控中心110经通信系统120发送来的指令进行解析,并根据解析的指令,调用无人机SDK 控制模块135;其中,指令包括自主决策数据。指令打包模块136被配置为对由数据类型转换 模块132转换后的无人机状态信息进行打包,并将打包后的数据经通信系统120发送至地面 监控中心110。数据类型转换模块132被配置为对指令解析与执行模块131解析后的指令进 行数据类型转换,并在转换结果中含有航点信息时将转换结果发送至航点存储与管理模块 133,否则直接将转换结果发送至无人机SDK控制模块135。航点存储与管理模块133被配置 为对航点数据进行管理与存储并将航点数据发送至自主航迹规划模块134。自主航迹规划 模块134被配置为根据航点数据生成航迹数据并将航迹数据发送至无人机SDK控制模块 135。无人机SDK控制模块135被配置为根据转换结果或航迹数据来控制所述无人机。
[0041] 优选地,地面监控中心110可以采用Visual C++进行开发。
[0042]优选地,板载飞行任务管理系统130可以基于C〇rteX-A9嵌入式架构,并采用 Android 4.0进行构建。
[0043]本领域技术人员应能理解,上述采用Visual C++实现地面监控中心以及基于 Cortex-A9嵌入式架构并采用Android 4.0实现板载飞行任务管理系统的方式仅为举例,其 他任意现有的或今后可能出现的能够实现地面监控中心或板载飞行任务管理系统的方式 若可适用于本发明,则也应包含在本发明的保护范围之内,并在此以引用的方式结合于此。 [0044]本领域技术人员可以理解,上述板载飞行任务管理系统130还可以包括其他一些 公知的结构,例如:运算与处理单元、无线通信单元、IXD显示单元以及I/O接口等,为了不必 要地模糊本公开的实施例,这些公知的结构在图1中未示出。
[0045] 在上述实施例中,自主决策数据可以包括无人机的预定义飞行航线。
[0046] 本文中所提到的无人机可以为选定的某型号无人机,其自身配备飞控系统、传感 系统、通信系统和载荷系统,并对外提供二次开发接口。优选地,无人机本体采用DJI Phantom 3 Pro四旋翼无人机,该无人机提供Mobile SDK开发套件,能在板载飞行任务管理 系统的Android环境下开发接口模块。这样可以实现快速的集成应用。这样的系统不是基于 某种特定的无人机硬件或飞控固件,从而具有良好的可扩展性。
[0047]在实际应用中,当多无人机自主协同决策系统集成不同类型的无人机时,板载飞 行任务管理系统可根据不同类型的无人机,选择操作系统,并通过无人机SDK控制模块开发 相应的SDK(软件开发工具包)接口模块即可。其中,操作系统至少包括但不限于:RT0S等实 时操作系统、Linux、Android等非实时操作系统。
[0048] 无人机SDK控制模块135既可以对无人机进行控制,也可以按一定的频率获取无人 机状态信息,经数据类型转换模块132、指令打包模块136,最终发送给地面监控中心110。
[0049] 由于地面监控中心110和板载飞行任务管理系统130均采用模块化设计且设计为 通用的标准化模块,当集成不同的无人机时,仅需根据无人机的开发接口,重新在板载任务 管理系统130上设计无人机SDK控制模块,即可实现快速集成应用。
[0050] 由于板载飞行任务管理系统130与地面监控中心110之间采用无线连接,因此,根 据所集成的无人机类型,板载飞行任务管理系统130既可以部署在地面上,也可以挂载在无 人机上。
[0051] 数据类型转换模块132可以根据不同类型无人机所要求的数据类型,进行数据类 型的转换。数据类型转换模块132对解析后指令进行数据类型转换。如果转换后的信息中含 有航点消息,则将转换后的信息发送给航点存储与管理模块133;如果转换后的信息中不含 有航点消息,则将转换后的信息直接发送给无人机SDK控制模块135。
[0052] 自主航迹规划模块134根据"粗"航点(即航路点)生成"细"航迹并将航迹数据发送 至无人机SDK控制模块135。
[0053] 在本发明实施例的一些可选的实现方式中,自主协同决策模块还可以包括行为监 控模块;行为监控模块以泳道图的方式动态地显示威胁评估模块、任务规划模块及自主决 策模块的决策逻辑,从而提供整个决策逻辑的可视化。
[0054] 在本发明实施例的一些可选的实现方式中,地面监控中心还可以包括:地面站;地 面站包括:通信管理模块。其中,通信管理模块被配置为管理地面监控中心与板载任务管理 系统之间无线通信的端口、波特率及物理信道。
[0055] 在本发明实施例的一些可选的实现方式中,地面站还可以包括:读取模块和综合 态势显示模块。其中,读取模块被配置为通过通信系统和板载飞行任务管理系统读取多无 人机的状态信息,并将状态信息发送至综合态势显示模块。其中,状态信息包括经炜度、高 度、航向、机体速度和姿态角。综合态势显示模块被配置为以实时态势曲线的方式显示状态 信息。
[0056]其中,优选地,读取模块以2Hz或更高的频率读取多无人机的状态信息。
[0057]在本发明实施例的一些可
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